2021-2022学年高中物理沪科版选修3-1训练：5-3　探究电流周围的磁场 WORD版含解析.docx

1、课后篇巩固提升A组1.一根软铁棒被磁化的本质是()A.软铁棒中产生了分子电流B.软铁棒中分子电流取向杂乱无章C.软铁棒中分子电流消失D.软铁棒中分子电流取向变得大致相同解析:软铁棒中分子电流是一直存在的,并不因为外界的影响而产生或消失,故选项A、C错误。根据磁化过程实质知选项D正确,选项B错误。答案:D2.如图是通电直导线周围磁感线分布情况示意图,各图的中央表示垂直于纸面的通电直导线及其中电流的方向,其他的均为磁感线,其方向由箭头指向表示,这四个图中,正确的是()解析:四个图中磁感线的方向都符合右手螺旋定则,但磁感线分布密度不同。通电直导线周围磁场的磁感应强度跟导线中的电流I成正比,跟到通电直

2、导线的垂直距离r成反比:B=kIr。可见,磁感线的分布,从通电直导线开始,由近而远,逐渐由密变疏。据此推理,可知只有C图是正确的。答案:C3.如图所示为磁场作用力演示仪中的赫姆霍兹线圈,在线圈中心处挂上一个小磁针,且与线圈在同一平面内,则当赫姆霍兹线圈中通以如图所示方向的电流时()A.小磁针N极向里转B.小磁针N极向外转C.小磁针在纸面内向左摆动D.小磁针在纸面内向右摆动解析:由安培定则可判断出线圈内磁场的方向是垂直纸面向里的,小磁针N极的受力方向垂直纸面向里,因此小磁针N极向里转,选项A正确。答案:A4.如图所示,三条长直导线都通以垂直于纸面向外的电流,且I1=I2=I3,则距三导线等距的A

3、点的磁感应强度方向为()A.向上B.向右C.向左D.向下解析:I2与I3的磁场在A处产生的磁感应强度的矢量和是0,故在A处只有I1的磁感应强度。答案:B5.M1与M2为两根未被磁化的铁棒,现将它们分别放置于如图所示的位置,则被通电螺线管产生的磁场磁化后()A.M1的左端为N极,M2的右端为N极B.M1和M2的右端均为N极C.M1的右端为N极,M2的左端为N极D.M1和M2的左端均为N极解析:通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场很类似,要注意在磁体内部的磁感线的分布应该是从S极指向N极的。答案:A6.如图所示,通电直导线右边有一个矩形线框,线框平面与直导线共面,若使线框逐渐远离(平动)通电导线,则穿

4、过线框的磁通量将()A.逐渐增大B.逐渐减小C.保持不变D.不能确定解析:离导线越远,电流产生的磁场越弱,穿过线圈的磁感线条数越少,磁通量逐渐减小,故只有选项B正确。答案:B7.如图所示,在空间某点A存在大小、方向恒定的两个磁场B1、B2,B1=3 T,B2=4 T,A点的磁感应强度大小为()A.7 TB.1 TC.5 TD.大于3 T小于4 T解析:B=B12+B22=32+42T=5T。答案:C8.如图所示,螺线管、U形铁芯、环形导线三者相距较远,当开关闭合后,关于小磁针N极(黑色的一端)的判断错误的是()A.小磁针a的N极指向正确B.小磁针b的N极指向正确C.小磁针c的N极指向正确D.小

5、磁针d的N极指向正确解析:小磁针静止时N极的指向为该处的磁场方向,即磁感线的切线方向。根据安培定则,U形铁芯被磁化后右端为N极,左端为S极,小磁针c指向正确;通电螺线管的磁场分布和条形磁铁相似,内部磁场向左,外部磁场向右,所以小磁针b指向正确,小磁针a指向错误;环形电流形成的磁场左侧应为S极,故d的指向正确。答案:A9.如图所示,ABDC是一环形导线,在C、D处用导线与直导线ab接通,图中标出了环形电流的磁感线方向,则可知A、B两端中接电源正极的是端,放在ab下方的小磁针极将转向纸外。解析:环形导线内的磁场为AC、BD上电流形成的合磁场,由安培定则,电流方向如图所示,则接电源正极的是B端,放在

6、ab下方的小磁针N极转向纸外。答案:BNB组1.如图是铁棒甲与铁棒乙内部各分子电流取向的示意图,甲棒内部各分子电流取向是杂乱无章的,乙棒内部各分子电流取向大致相同,则下列说法中正确的是()A.两棒均显磁性B.两棒均不显磁性C.甲棒不显磁性,乙棒显磁性D.甲棒显磁性,乙棒不显磁性解析:甲棒中分子电流杂乱无章,分子电流的磁场相互抵消,对外不显磁性;乙棒中分子电流取向大体一致,分子电流的磁场相互叠加,对外显示出较强的磁性。选项C正确。答案:C2.一根电缆埋藏在一堵南北走向的墙里,在墙的西侧处,放一小磁针,其指向刚好比原来旋转180,由此可以断定,这根电缆中电流的方向为()A.可能是向北B.可能是竖直

7、向下C.可能是向南D.可能是竖直向上解析:若电缆电流沿南北方向,由安培定则可知小磁针所在位置磁感应强度方向亦即小磁针北极指向为竖直方向,不符合题意;当电缆电流沿竖直向上时,小磁针所在处磁感应强度方向沿水平方向且由北向南,与地磁场的方向正好相反,故选D。答案:D3.如图所示,两根垂直纸面平行放置的直导线a和b,通有等值电流。在纸面上距a、b等远处有一点P,若P点合磁感应强度B的方向水平向左,则导线a、b中的电流方向是()A.a中指向纸里,b中指向纸外B.a中指向纸外,b中指向纸里C.a、b中均指向纸外D.a、b中均指向纸里解析:因为通电直导线周围磁场的磁感线是一些以导线上各点为圆心的同心圆,所以

8、直导线a中电流在P处激发的磁场方向垂直于a、P连线,直导线b中电流在P处激发的磁场方向垂直于b、P连线,又因为P点合磁感应强度B的方向水平向左,所以由矢量合成法则可知,a中电流在P处激发的磁场方向垂直aP斜向下,b中电流在P处激发的磁场方向垂直bP斜向上,再根据安培定则就很容易判断出a、b中的电流方向,a中向纸里,b中向纸外,选项A正确。答案:A4.在磁感应强度大小为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根长通电直导线,电流的方向垂直于纸面向里,如图所示,A、B、C、D是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中()A.C、D两点的磁感应强度大小相等B.A、B两点的磁感应强度大小相等C.

9、C点的磁感应强度的值最小D.B点的磁感应强度的值最大解析:直导线中的电流在圆周上的A、B、C、D各点产生的磁场的方向沿顺时针切线,磁感应强度大小相同,由矢量叠加可知选项C正确。答案:C5.为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()解析:由安培定则可知环形电流应自东向西,选项B正确。答案:B6.(多选)有两根长直导线a、b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图。在图示的平面内,O点为两根导线连线的中点,M、N为两根导线附近的两点,它们在两导线的中垂线上,且与O点的距离相等。若两导线中通有大小相等、

10、方向相同的恒定电流I,则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D.在线段MN上只有一点的磁感应强度为零解析:根据安培定则判断得知,两根通电导线产生的磁场方向均沿逆时针方向,由于对称,两根通电导线在MN两点产生的磁感应强度大小相等,根据平行四边形进行合成得到,M点和N点的磁感应强度大小相等,M点磁场向下,N点磁场向上,方向相反,选项A错误,选项B正确;只有当两根通电导线在同一点产生的磁感应强度大小相等、方向相反时,合磁感应强度才为零,则知只有O点的磁感应

11、强度为零,选项C错误,选项D正确。答案:BD教学建议在教学中逐个做好通电直导线、通电环形电流、通电螺线管等磁感线的演示实验,使学生熟悉这些以后常会用到的磁感线的空间走向及疏密分布情况。熟悉安培定则,进一步要求学生通过动手练习说出具体例图中的通电直导线、环形电流、通电螺线管等磁场磁感线的空间分布,并画出它们的磁感线的俯视图和不同角度的剖面图,调动学生充分发挥空间想象力,使他们对空间分布的磁感线有一个完整的认识。要注重不同磁场之间的联系,如从通电直导线磁场过渡到环形电流磁场再过渡到通电螺线管磁场,是由直到曲的转化,由少到多的叠加过程,形象思维中隐含了逻辑思维,注意到这种联系而不是孤立地罗列这些磁场

12、各自的规律,有利于培养学生科学的思想方法。从通电螺线管外部磁场与条形磁铁外部磁场的一致,能联想到条形磁铁的内部磁场情况,可以作一个补充,让学生认识到磁感线都是封闭曲线,一方面能让学生更加全面联系地看待问题,另一方面认识磁铁内部磁场对学生后续学习解决电磁感应中相应问题有很大帮助。对于安培分子电流假说,有必要让学生知道:“假说”是用来说明某种现象但未经实践证实的命题。在物理定律和理论的建立过程中,“假说”常常起着很重要的作用,它是在一定的观察、实验的基础上概括和抽象出来的。安培分子电流假说就是在“通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似”这一事实的启发下,结合环形电流磁场的特点,经过思维发展而产生出来

13、的,而这种从表面现象的简单相似到本质的内在联系(也是隐藏在复杂事物背后的简单的逻辑关系)的发展,正是物理大师的直觉灵感和深入思考结合的产物,体现了物理学深刻而又简洁之美。安培分子电流假说能够解释磁化和退磁等现象,揭示了磁现象的电本质。可以让学生观察一些磁化和退磁的演示并说明其中的道理。参考资料地磁场地磁场是指地球内部存在的天然磁性现象。地球可视为一个条形磁铁,其中一极位在地理北极附近,另一极位在地理南极附近。地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于固体地球内部,比较稳定,属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于固体地球外部,相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。地球存在磁场的原因还有待科学家们探究,目前存在永磁体学说、内部电流学说、电荷旋转学说等多个学说。